Intel Braswell: тестирование нового поколения энергоэффективных процессоров на платформе ASRock

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

Сейчас в магазинах представлено достаточно большое число разнообразных недорогих экономичных платформ, включая варианты на базе процессоров Bay Trail-D, энергоэффективных Celeron разных поколений и процессоров AMD Kabini. Новые Braswell ставят своей целью одним махом побить все эти решения: вычислительная производительность была неплохой уже в прошлом поколении пост-Atom-чипов, а теперь серьёзно подтянулось и графическое ядро. Тем не менее сравнивать платы на базе процессоров Pentium N3700 и Celeron N3150 нам придётся с достаточно большим числом альтернатив. Причём в их число пришлось включить даже системы на базе процессора Celeron G1820T поколения Haswell, которые в комплекте с компактными LGA1150-материнскими платами, основанными на наборе логики H81, могут стать неплохой альтернативой для Braswell-платформ.

В итоге для тестирования подобрался следующий комплект оборудования:

• Процессоры:
  • AMD Athlon 5350 (Kabini, 4 ядра, 2,05 ГГц, 2 Мбайт L2, Radeon R3);
  • Intel Celeron G1820T (Haswell, 2 ядра, 2,4 ГГц, 2 × 256 Кбайт L2, 2 Мбайт L3, HD Graphics);
  • Intel Celeron 1037U (Ivy Bridge, 2 ядра, 1,8 ГГц, 2 × 256 Кбайт L2, 2 Мбайт L3, HD Graphics);
  • Intel Celeron J1900 (Bay Trail-D, 4 ядра, 2,0-2,41 ГГц, 2 Мбайт L2, HD Graphics);
  • Intel Celeron N3150 (Braswell, 4 ядра, 1,6-2,08 ГГц, 2 Мбайт L2, HD Graphics);
  • Intel Pentium N3700 (Braswell, 4 ядра, 1,6-2,4 ГГц, 2 Мбайт L2, HD Graphics).
• Материнские платы:
  • ASRock AM1B-ITX (Socket AM1 SoC);
  • ASRock N3700-ITX (Pentium N3700 SoC);
  • ASRock N3150B-ITX (Celeron N3150 SoC);
  • Gigabyte C1037UN-EU (Celeron 1037U, Intel NM70);
  • Gigabyte J1900N-D3V (Celeron J1900 SoC);
  • MSI Z87I (LGA1150, Intel Z87 Express).
• Память:
  • 2 × 4 Гбайт, DDR3-1866 SDRAM DIMM, 9-11-9-27 (Kingston KHX1866C9D3K2/8GX);
  • 2 × 4 Гбайт, DDR3L-1600 SDRAM SO-DIMM, 11-11-11-29 (2 × Crucial CT51264BF160BJ.C8FER).
• Дисковая подсистема: Kingston HyperX Savage 480 GB (SHSS37A/480G).
• Блок питания: Corsair RM850i (80 Plus Gold, 850 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 10240 с использованием следующего комплекта драйверов:

• AMD Chipset Drivers 15.4;
• AMD Catalyst Display Driver 15.4;
• Intel Chipset Driver 10.1.1.8;
• Intel Graphics Driver 15.40.2.64.4263.

Следует отметить, что память в различных тестовых конфигурациях использовалась в максимально скоростном режиме для каждого конкретного случая. Это означает, что процессор Celeron G1820T тестировался с DDR3-1866, процессоры AMD Athlon 5350, Intel Celeron 1037U, Intel Celeron N3150 и Pentium N3700 — с памятью, работающей в режиме DDR3-1600, а Intel Celeron J1900 — с DDR3-1333 SDRAM.

Для измерения производительности использовались следующие инструменты:

Бенчмарки:

• BAPCo SYSmark 2014 ver 1.5 – тестирование в сценариях Office Productivity (офисная работа: подготовка текстов, обработка электронных таблиц, работа с электронной почтой и посещение интернет-сайтов), Media Creation (работа над мультимедийным контентом – создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео) и Data/Financial Analysis (статистический анализ и прогнозирование инвестиций на основе некой финансовой модели).
• Futuremark 3DMark Professional Edition 1.5.915 — тестирование в сцене Sky Diver.

Приложения:

• Adobe Photoshop CC 2015 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, который включает типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.
• dBpoweramp Music Converter R15.3 — тестирование скорости перекодирования звуковых файлов. Измеряется скорость выполнения преобразования FLAC-файлов в MP3-формат с максимальным качеством сжатия.
• Maxon Cinebench R15 — измерение быстродействия фотореалистичного трёхмерного рендеринга в анимационном пакете CINEMA 4D. Применяемая в бенчмарке сцена содержит порядка 2 тысяч объектов и состоит из 300 тысяч полигонов.
• Microsoft Edge 20.10240.16384.0 – тестирование производительности при работе интернет-приложений, построенных с использованием современных технологий. Применяется специализированный тест WebXPRT 2015, реализующий на HTML5 и JavaScript реально использующиеся в интернет-приложениях алгоритмы.
• TrueCrypt 7.2 — тестирование криптографической производительности. Используется встроенный в программу бенчмарк, задействующий тройное шифрование AES-Twofish-Serpent.
• WinRAR 5.30 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Используется максимальная степень компрессии.
• x264 r2597 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.

Игры:

• Counter Strike: Global Offensive. Версия игры 1.35.0.4. Разрешение 1920 × 1080. Настройки качества: Global Shadow Quality = Low, Model/Texture Detail = Low, Effect Detail = Low, Shader Detail = Low, Multicore Rendering = Enabled, Multisampling Anti-Aliasing Mode = None, Texture Filtering Mode = Trilinear, FXAA Anti-Aliasing = Disabled, Motion Blur = Disabled.
• Dota 2. Версия игры 6.85. Разрешение 1920 × 1080. Настройки качества: Fastest.
• War Thunder. Версия игры 1.51.9.169. Разрешение 1920 × 1080. Настройки качества: Low.
• World of Tanks. Версия игры 0.9.10. Разрешение 1920 × 1080. Настройки качества: низко, сглаживание отключено, тройная буферизация отключена.

⇡#Производительность в комплексных тестах

Braswell оказался отнюдь не быстрее своего предшественника, Bay Trail-D, однако этого вполне можно было ожидать. Поскольку Intel унифицировала мобильную и десктопную линейки экономичных процессоров, Braswell вписан в 6-ваттный тепловой пакет. К сожалению, снизить тепловыделение одним только переводом производства на 14-нм техпроцесс не удалось, и инженерам пришлось срезать тактовые частоты. Однако микроархитектура Airmont не имеет никаких значимых преимуществ перед Silvermont в удельной вычислительной производительности, поэтому в результате получилось, что от старого Celeron J1900 отстаёт даже новый старший Pentium N3700.

Это значит, что произошедшая модернизация линейки дешёвых и экономичных процессоров компании Intel – совсем не про быстродействие в общеупотребительных приложениях. Лучшую производительность среди всех решений такого класса выдают дешёвые процессоры с микроархитектурой Core, например тот же Celeron 1820T. А в пост-Atom-линейке Intel ставит перед собой несколько иные задачи, поэтому прогресс там идет по направлениям энергопотребления и графики. Гнаться же за скоростями, обеспечиваемыми Core, никто здесь попросту и не собирался.

⇡#Производительность в приложениях

Braswell не может похвастать ростом производительности по сравнению с Bay Trail-D и в том случае, если её оценку проводить, опираясь на скорость работы распространённых приложений. Однако здесь всё не так безнадёжно. Пусть Celeron N3150 и отстаёт от Celeron J1900 почти при любых типах вычислительной нагрузки, Pentium N3700 с более агрессивной технологией Turbo Boost удаётся отстоять честь нового процессорного дизайна. Собственно, преимуществ, которые могут повлиять на работу в обычных приложениях, у Braswell два – более быстрая подсистема памяти, которая работает в режиме DDR3-1600, а не DDR3-1333, и появление поддержки набора криптографических инструкций AES. На стороне же Celeron J1900 – более высокая тактовая частота. От того, что важнее каждому конкретному приложению, мы получаем перевес либо в сторону Braswell, либо в сторону Bay Trail-D.

Впрочем, следует заметить, что среди всех дешёвых энергоэффективных платформ последователи Atom выглядят хуже всего. Совершенно очевидно, что в том случае, если основным критерием выбора выступает именно вычислительная производительность, ставку стоит делать на «настоящие» Celeron, в основе которых лежит какая-либо разновидность микроархитектуры Core. Благо такие решения на самом деле отнюдь не дороже.

⇡#Производительность в играх

Тестирование игровой производительности бюджетных энергоэффективных процессоров мы решили начать с запусков синтетического 3DMark Sky Diver, который позволяет оценить мощность графического ядра того или иного CPU, не уделяя при этом сильного внимания производительности вычислительных ядер.

Результаты позволяют сделать вывод о том, что скорость работы графики в Braswell действительно существенно выше, чем у Bay Trail-D и Celeron поколения Ivy Bridge. Однако 16 исполнительных устройств, которыми располагает Pentium N3700, всё же уступают тому варианту HD Graphics, который присутствует в «полноценном» Celeron 1820T. Пусть в младших процессорах поколения Haswell в графике всего 10 исполнительных устройств, но зато работают они на частоте, превышающей частоту видеоядра Braswell как минимум на 60 процентов.

Плюс нельзя обойти вниманием и то, что, несмотря на весь тот прогресс, которого Intel достигла в производительности графических ядер дешёвых и экономичных процессоров, лучшие показатели в 3DMark Sky Diver выдаёт Athlon 5350, относящийся к семейству Kabini и обладающий встроенным видеодвижком Radeon R3.

Впрочем, давайте посмотрим на результаты в реальных играх.

Несмотря на то, что мощность графического ядра в Braswell по сравнению с Bay Trail значительно увеличилась, никакого особого прогресса в реальных играх не наблюдается. Даже когда мы взяли для проведения тестов сетевые многопользовательские проекты, которые не отличаются созданием сколь-нибудь значительной графической нагрузки, процессоры Pentium N3700 и Celeron N3150 смогли предложить лишь минимально приемлемую частоту кадров в FullHD-разрешении при «низких» настройках качества. И проблема здесь на самом деле отнюдь не в графическом ядре. Braswell банально не хватает вычислительной производительности. Упрощённая микроархитектура ядер Airmont снабжает процессоры Braswell очень невысокой удельной мощностью, но что ещё неприятнее, тесные рамки теплового пакета заставляют их сильно сбавлять свою частоту при активации графического ядра. В результате даже Celeron на микроархитектуре Ivy Bridge в ряде случаев показывает более высокую игровую производительность, не говоря уже о современном Celeron 1820T поколения Haswell.

Иными словами, платформы на новых процессорах Braswell в качестве игровых систем начального уровня выбирать не следует. Да, встроенный в них GPU основывается на актуальной архитектуре, позаимствованной из Broadwell, но оптимальный баланс между вычислительной и графической производительностью в Braswell нарушен, и в итоге игровая производительность оказывается сильно ниже ожиданий. Из бюджетных же энергоэффективных процессоров для игр лучше подойдут системы на базе Celeron 1820T или, если хочется вариант подешевле, на тех же Kabini, которые достаточно неплохо сбалансированы для нетребовательных сетевых игр.

⇡#Воспроизведение видео

Жаль, но дешёвой платформы для игр из плат на базе Braswell не получается. Давайте теперь проверим, могут ли подобные конфигурации подойти для медиацентров. В теории ответ на этот вопрос должен быть положительным, ведь в графическом ядре Braswell поддерживается аппаратное декодирование большинства распространённых форматов видео, включая и H.265. Однако на деле всё может быть сложнее, по крайней мере Bay Trail-D можно было использовать в HTPC лишь с определёнными оговорками. А поскольку Braswell в плане вычислительной производительности уступает Bay Trail-D, проблемы могут возникать и с ним, ведь с полностью программным декодированием он заведомо не справится.

Для получения практического представления о медиавозможностях Braswell мы провели набор специальных испытаний и проверили, как Pentium N3700 и Celeron N3150 проигрывают видеофайлы распространённых форматов. В этих тестах мы воспользовались качественно поддерживающим технологии Intel Quick Sync и DXVA2 набором программных решений, включающим плеер Media Player Classic – Home Cinema 1.7.9 и библиотеки LAV Filters 0.66 и madVR 0.89.5.

В следующей таблице приведены средние значения суммарной загрузки вычислительных ядер процессора при воспроизведении видеороликов, закодированных в различных форматах. Ячейки, отмеченные зелёным цветом, соответствуют качественному воспроизведению видео без выпадения кадров, там же, где числа красные, – имеют место проблемы: выпадение кадров или рассыпание картинки.

В целом для воспроизведения FullHD-видеоконтента процессоры Braswell использовать можно. Аппаратная технология Quick Sync в большинстве случаев снимает нагрузку с вычислительных ядер, что позволяет получать качественную и плавную картинку без выпадения кадров. Проблемы возникают лишь в одном случае: если системе на базе Braswell пытаться скормить видео, закодированное с какими-либо нестандартными настройками. В такой ситуации аппаратный декодер оказывается не при делах, а мощности вычислительных ядер для декодирования будет явно недостаточно. В нашем наборе проблемным оказался ролик, закодированный в 10-битном High 4:4:4 Predictive Profile с уровнем 5.0. На нём «сломались» все участники тестирования за исключением Celeron 1820T, который тем не менее вытянул декодирование «из последних сил». А это значит, что если исходный контент Hi10P Hi444PP будет подготовлен в более высоком, чем 1080p, разрешении, то и его мощности уже не хватит.

Если же говорить о воспроизведении видео в разрешении 4K, то с ним недорогие платформы могут справиться, лишь если речь идёт об обычном H.264-потоке. Видео высокого разрешения в формате H.265 уже вызывает проблемы, хотя по формальным признакам Braswell должен с ним справляться, так как в нём появился необходимый аппаратный блок. Однако существующие версии LAV Filters пока не оптимизированы под новый интеловский HEVC-декодер. Возможно, ситуация поменяется в будущем, но пока 4K-видео в формате H.265 из списка допустимых для Braswell вариантов придётся вычеркнуть.

Вывод же из всего этого таков: пока Braswell с точки зрения практических медиавозможностей ничуть не лучше Bay Trail-D. Использовать платформы на его основе в составе HTPC, конечно, можно, но в результате получится домашний кинотеатр с некоторыми ограничениями, которые будут проявляться при встрече с контентом не стандартного, а повышенного разными путями качества.

⇡#Энергопотребление

Судя по тем результатам, что мы увидели в тестах разных аспектов производительности, главное улучшение в Braswell – это снизившееся энергопотребление и тепловыделение. Все остальные обновления либо носят косметический характер, либо пока не дают нужного эффекта. Новый же, 14-нм техпроцесс позволил Intel установить для Braswell тепловой пакет 6 Вт. И в результате мы получили процессор для настольных систем с небывалой экономичностью. Давайте взглянем, во что это выливается на практике.

Используемый нами в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет осуществлять мониторинг потребляемой и выдаваемой электрической мощности, чем мы и пользуемся для наших измерений. На следующих ниже графиках, если иное не оговаривается отдельно, приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД же самого блока питания в данном случае не учитывается. Во время измерений нагрузка на вычислительные ядра процессоров создавалась утилитой LinX 0.6.5, а для загрузки графического ядра использовался тест FurMark 1.15.1. Для правильной оценки энергопотребления в простое все энергосберегающие технологии были активированы.

В состоянии простоя наилучшую экономичность проявляют платформы, построенные на Braswell и на Bay Trail-D.

Активность в виде воспроизведения видео создаёт не слишком большую нагрузку, причём вся она ложится на специализированные аппаратные блоки внутри графического ядра. Но даже здесь экономичность Braswell уже начинает проявляться.

При полной нагрузке на вычислительные ресурсы процессоров потребление систем на базе Braswell остаётся в пределах 15-16 Вт. Совершенно неудивительно, что таким процессорам удаётся обходиться одним только пассивным охлаждением.

А вот при графической нагрузке картина нетипичная. То, что графическое ядро в Braswell стало существенно мощнее, привело к тому, что при его активации эти процессоры потребляют даже больше, чем при загрузке всех своих четырёх вычислительных ядер. Более того, энергопотребление систем с Braswell оказывается даже выше, чем у платформы на базе Bay Trail-D, хотя с точки зрения спецификаций всё должно быть наоборот. Но тем не менее в целом компьютер с Pentium N3700 или Celeron N3150 не требует более 20 Вт электроэнергии, что говорит о возможности засовывать платы с такими процессорами в очень стеснённые объёмы и о том, что в таких системах можно легко обойтись примитивными блоками питания. Фактически типичная плата на базе Braswell потребляет на уровне современного навороченного роутера, но при этом она несравнимо универсальнее и мощнее.

⇡#Выводы

Выпуская на рынок системы-на-чипе Braswell, компания Intel не обещала слишком многого и говорила о новинке как о простом обновлении Bay Trail-D/M, связанном с переводом производства на новый, 14-нм технологический процесс. Однако по факту обновление вышло не таким уж и элементарным: попутно инженеры внесли в дизайн процессора сразу два принципиальных изменения, из-за которых Braswell стал не слишком сильно похож на своего предшественника.

Во-первых, в составе бюджетных энергоэффективных систем-на-чипе появилось новое графическое ядро, которое по архитектуре наконец догнало «взрослые» процессоры семейства Core. И теперь Braswell может похвастать не только заметно поднявшейся по сравнению с Bay Trail-D/M графической производительностью, но и совместимостью с современными программными интерфейсами, в частности с DirectX 12.

Во-вторых, модели Braswell, ориентированные на применение в дешёвых стационарных и мобильных ПК, объединены теперь в одну линейку N. В результате все они получили одинаковый 6-ваттный тепловой пакет, который, с одной стороны, ознаменовал улучшение энергоэффективности, но с другой – сделал частоты Braswell ниже, чем у десктопных Bay Trail-D прошлого поколения.

Собственно, эти две особенности дают полное понимание того, чего следует ждать от настольных платформ, основанных на Braswell. Используемая в них микроархитектура Airmont по сравнению с Silvermont не предлагает никаких принципиальных изменений в удельной производительности x86-ядер. Поэтому вычислительное быстродействие процессоров нового поколения по сравнению с предшественниками понизилось, но зато графическое – заметно подросло. Казалось бы, такое перераспределение профиля производительности могло бы открыть перед Braswell дорогу в мир дешёвых геймерских систем, но нет – не получилось. Узким местом оказалась недостаточная мощность x86-ядер, в особенности в однопоточном режиме, поэтому платформы на базе Braswell не могут вытянуть даже нетребовательные сетевые проекты в FullHD-разрешении с минимальным качеством картинки.

В результате единственной однозначно привлекательной стороной Braswell выступает их экономичность. Полная система на базе такого процессора может иметь суммарное потребление менее 20 Вт, и это действительно впечатляет. Благодаря столь скромному аппетиту платформы на Braswell не нуждаются ни в активном охлаждении, ни в мощных блоках питания, ни в просторных корпусах.

Таким образом, вырисовывается вполне обычная для интеловских процессоров история. Все улучшения в дизайне делаются с явным прицелом на мобильные платформы, а с десктопными – уж как получится. Совершенно очевидно, что в дешёвых ноутбуках системы-на-чипе Braswell будут смотреться куда интереснее, чем в настольных ПК. Ведь там более низкое энергопотребление и тепловыделение тут же выльется в увеличение времени работы от батареи. Да и 3D-возможности Braswell в мобильных компьютерах, скорее всего, окажутся вполне уместными и востребованными, так как разрешение экранов у недорогих ноутбуков обычно ниже, чем у десктопов. Но всё это к теме данной статьи не относится.

Если же вы ищете дешёвую и компактную платформу именно для настольной системы, то выбор разумнее остановить совсем не на Braswell, а на младших LGA1150-процессорах Celeron в комплекте с недорогими материнками, например на базе набора логики Intel H81. Такие конфигурации стоят примерно столько же, сколько платы на базе Pentium N-серии, но при нагрузке любого характера они будут работать заметно быстрее и проиграют лишь только в энергопотреблении и тепловыделении. Впрочем, если вы целенаправленно гонитесь за экономичностью и низким нагревом, то Braswell, безусловно, превосходит все альтернативы. И вот тогда хорошим вариантом может стать приобретение одной из протестированных нами материнских плат: ASRock N3700-ITX или ASRock N3150B-ITX.